Пример решения задачи 1

 

Дано: транзистор КТ315А, напряжение питания Е_К = 15 В, сопротивление нагрузки R_Н = 500 Ом, постоянный ток смещения в цепи базы I _Б0 = 350 мкА, амплитуда переменной составляющей тока базы I _БМ= 150 мкА.

Выходные статические характеристики транзистора с необходимыми построениями показаны на рисунке 1.1. Нагрузочная линия соответствует графику уравнения . На семействе выходных характеристик ордината этой прямой при U_КЭ=0 соответствует точке I_К=E_К/R_Н. Абсцисса при I_К=0 соответствует точке U_КЭ=Е_К. Соединение этих координат и является построением нагрузочной линии. В нашем случае координаты нагрузочной линии: I_К = 15/500 = 30 мА и U_КЭ = 15 В. Соединяя эти точки, получаем линию нагрузки.

Пересечение нагрузочной линии с заданным значением тока базы I_Б0 определяет рабочую точку (РТ) транзисторного каскада, нагруженного на резистор. В нашем случае рабочая точка соответствует точке пересечения нагрузочной прямой с характеристикой при I_Б= 350 мкА на выходных характеристиках.

Если в семействе выходных характеристик отсутствует требуемая характеристика (в нашем случае I_Б= 350 мкА), её следует самостоятельно построить между характеристиками с ближайшими значениями токов базы (на рисунке пунктирная линия).

 

Рисунок 1.1

 

Координаты рабочей точки дают значение рабочего режима выходной цепи U _КЭ0 и I _К0. Определяем параметры режима по постоянному току:

I_К0=19,2 мА и U_КЭ0=5,45 В.

На входных характеристиках (рисунок 1.2) рабочую точку определяем как точку пересечения ординаты, соответствующей току I_Б0=350 мкА, и характеристики при U_КЭ=10 В (РТ). Хотя в рабочей точке на выходных характеристиках U_КЭ0¹10 В, входные характеристики в активном режиме практически совпадают и можно воспользоваться характеристикой U_КЭ =10 В. Определяем: U_БЭ0= 0,745 В.

По заданному изменению синусоидального тока базы с амплитудой I _БM, определяем графически амплитуды токов и напряжений на электродах транзистора. Строим временные диаграммы переменного тока коллектора, напряжения коллектора и базы для случая синусоидального входного тока с амплитудой I_БМ = 150 мкА. Временные диаграммы строятся с учетом того, что напряжения на базе и коллекторе противофазные, и с соблюдением одинакового масштаба по оси времени. После построения временных диаграмм необходимо оценить, имеются ли заметные искажения в выходной цепи транзистора или нет.

Рисунок 1.2

 

Из временных диаграмм видно, что под действием переменного входного тока рабочая точка на выходных характеристиках двигается вдоль линии нагрузки. Если рабочая точка какую-либо часть периода входного тока попадает в область насыщения или отсечки сигнала, необходимо уменьшить амплитуду входного сигнала до величины, при которой рабочая точка не будет выходить за пределы активной области работы прибора.

Дальнейшие расчеты производятся только для активного режима работы прибора, называемого иногда линейным или неискажающим.

При нахождении из графиков величин I_КМ, U_КМ, U_БМ следует обратить внимание, что амплитудные значения для положительных и отрицательных полуволн сигнала могут быть неодинаковыми, а значит усиление большого сигнала и в активном режиме сопровождается некоторыми искажениями.

Для дальнейших расчетов значения амплитуд определяется как средние за период.

По выходным статическим характеристикам (рисунок 1.1) находим положительные и отрицательные амплитуды токов и напряжений =8мА и =8мА, а также =3,85 В и =4,15 В. Затем определяем среднее значение амплитуд

мА, В

По входным характеристикам находим В и В.

.

Затем определяем , и .

Находим .

Определяем полезную мощность, мощность рассеиваемую на коллекторе и потребляемую мощность

; .

Максимальная мощность рассеивания на коллекторе транзистора без радиатора 150 мВт. Следовательно в нашем случае транзистор можно использовать без радиатора.

.

 

коэффициент полезного действия каскада

.